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数字电视基础,北京算通科技发展有限公司 工程中心,数字电视标准,DVB：欧洲 ATSC：美国 ISDB：日本 中国,DVB组织及DVB标准,DVB (Digital Video Broadcasting) 组织成立于1993年，其前身是有欧洲的主要广播业者、消费电子制造商及行业监管机构于1991年联合成立的ELG (Europe Launching Group)DVB的宗旨是要设计一个通用的数字电视系统，在此系统内的各种传输方式之间的转换有最简单的方式，尽可能的增加通用性DVB标准提供了一套完整的、适用于不同媒介的数字电视系统规范，其中大部分获得了相关标准化组织的批准成为欧洲标准DVB传输系统标准主要由DVB-S、DVB-C、DVB-T三部分组成，分别描述卫星数字电视广播、有组数字电视广播和地面数字电视广播我国的卫星数字电视广播系统信道编码与调制规范GY/T17700-1999基本上采用了DVB-S，有线数字电视广播系统信道编码与调制规范则GY/T170-2001基本上采用了DVB-C,数字电视系统组成－基础平台,卫星接收机,编码器,适配器,多节目传输流,单节目传输流,多节目传输流,复 用 器,多节目传输流,调制器 DVB-C DVB-S DVB-T,适配器,多节目传输流,,有线网,,卫星网,,地面网,,光纤网,SI(EPG),多节目传输流,,数字电视系统组成-条件接收CAS,复用器,调制器,加扰机,,,以太网,CAS,以太网,SMS,第一部分 信源编码,信源编码,信源编码的目的是通过采用模/数转换技术、抽样、量化及压缩编码技术，将模拟视音频信号转换成数字信号，在保证一定图像质量的前提下，将输出的数字信号码率尽量压低，从而提高信道的利用率。

DVB标准中采用的信源编码标准是MPEG2电视图像概念 像素：色度、亮度点 分辨率：垂直像素X水平像素 帧：一幅图像，PAL制25帧/秒，N制30帧/秒 场：每帧图像都是通过扫描屏幕两次而产生的，第二次扫描的线条刚好填满第一次扫描所留下的缝隙每次扫描即称为一个场，即每帧图像为2场MPEG-2标准分为9个部分，统称为ISO/IEC13818国际标准 第一部分－ISO/IEC13818-1，System：系统，描述多个视频，音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式 第二部分－ISO/IEC13818-2，Video：视频，描述视频编码方法 第三部分－ISO/IEC13818-3，Audio：音频，描述与MPEG-1音频标准反向兼容的音频编码方法 等等,MPEG-2输入图像格式分4级 低级(LowLevel)输入格式的像素是ITU-RRec.BT601（数字演播室标准）格式的1/4，即352x240x30(图像帧频为每秒30帧，每帧图像的有效扫描行数为240行，每行的有效像素为352个)，或352x288x25 主级(MainLevel)的输入图像格式完全符合数字演播室格式，即720x480x30或720x576x25。

1440高级(High-1440Level)的图像宽高比为4:3，格式为1440x1080x30 高级(HighLevel)的图像宽高比为16:9，格式为1920x1080x30主级之上为HDTV范围，基本上为数字演播室格式的4倍MPEG-2编码工具集分5类 简单类(SimpleProfile)：使用最少的编码工具 主类(MainProfile)：简单类编码工具+双向预测 信噪比可分级类(SNRScalableProfile)和空间可分级类(SpatiallyScalableProfile) 高级类(HighProfile)：应用于比特率更高，要求更高的图像质量标准数字电视SDTV采用的是MP@ML主类和主级 高清数字电视HDTV采用的是MP@HL主类和高级MPEG-2视频编码系统原理一路PAL制符合电视节目，在抽样量化后，其数据量为177Mbps左右，而传输信道的带宽通常只有几十兆，无法传输，按照MPEG-2标准压缩编码处理后， 一路节目的数据量可压缩到3MbpsMPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性： 空间相关性：组成一帧图像的若干像素点，在亮度和色度上与其周围的点存在一定的相关性，这种关系叫做空间相关性。

时间相关性：图像序列中若干连续的帧间也存在着一定的相同特性，这种关系叫做时间相关性这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息去除冗余信息，保留少量非相关信息（熵）进行传输，可大大节省传输频带,MPEG-2中编码图像帧的分类利用空间相关性和时间相关性对图像进行编码，产生三类图像帧I、P、B I帧：只利用单帧图像的空间相关性进行编码，称作帧内编码方式I帧主要用于接收机的初始化和信道的获取，以及节目的切换和插入I帧的压缩倍数相对较低I帧图像周期性出现在图像序列中 P帧：同时利用空间和时间相关性进行编码，称作帧间编码方式P帧图像采用前向时间预测，可以提高压缩效率和图像质量 B帧：也采用帧间编码方式，与P帧不同的是，B帧图像采用了双向时间预测，大大提高了压缩倍数图像组（GOP:GroupofPicture）由相互间有预测和生成关系的一组I、P、B帧图像构成，头一帧图像总是I帧，中间穿插B、P帧，GOP的长度是可变的，一般情况下每12帧出现一个I帧，对于PAL制的视频，每秒钟约有两个I帧GOP一般有下列格式 IBBP: IBBPBBP… IBBPBBP IBP: IBPBP…. IBPBP IP: IPPP….IPPP全I帧：由于B帧图像采用了未来帧作为参考，因此MPEG-2编码码流中图像帧的传输顺序和显示顺序是不同的。

由DTS和PTS来决定节目级复用,音频 编码,打包器 （Packetizer）,节目流 复用,传输流 复用,,,,,视频,音频,视频基本流ES,音频基本流ES,打包器 （Packetizer）,视频打包 基本流PES,音频打包 基本流PES,,,,,（单节目）传输流 （SP）TS,节目流PS,,视频 编码,,,,第二部分 系统复用,复用目的,采用时分复用技术，将多个数字电视节目信号放在一个传输通道上传输，充分利用传输信道的带宽传输流,TS（Transport Stream） GB/T17975.1中定义的一种系统流数据结构 特点：188/204字节固定包长；包头和净核两部分188byts,,净核,自适 应区,连续 计数,,,,,,,8,1,bit,1,1,13,2,2,4,传输流结构图,复用原理,节目1视频,节目1视频,节目1音频,节目2视频,节目2视频,节目2音频,节目n视频,节目n视频,节目n音频,,,,复 用 器,,,,,,,,,,,,,,SPTS,MPTS,问题：接收端如何找到要接收的视音频数据,节目专有信息PSI,PSI-Program Specific Information是MPEG2标准中定义的，用于提供节目复用和解复用以及与条件接收有关的信息。

PSI由以下4种表组成： PAT节目关联表 PMT节目映射表 CAT条件接收表 NIT网络信息表,PSI应用图解,PAT表（PID=0x0000）,,,,,网络私有数据,NIT表,PMT表（PID=0x0033）,PMT表（PID=0x0022）,,TS流,第三部分 信道编码和调制,信道编码,信道编码信道编码技术是为解决传输过程中产生的误码，从而提高传输的可靠性同时，通过数字调制技术，进一步提高信道的利用率实现信道编码的系统称为传输系统DVB标准中规定了两种信道编码方式，一种是外层编码，采用RS编码，一种是内层编码，采用FEC编码调制,有线网（DVB-C）调制方式QAM（16、32、64、128、256）采用外层编码 卫星网（DVB-S）调制方式QPSK/BPSK采用两层编码 地面网（DVB-T）采用两层编码,相移监控调制QPSK/BPSK 频率：C波段3700MHz-4200MHzKu波段10.7GHz-12.75GHz 符号率：几兆到二十几兆 极化：水平/垂直，左旋/右旋 本振：5150MHz，11300MHz/11250MHz,LNB 5150MHz,,C波段3700-4200,,L波段1450-950,正交幅度调制QAM,64QAM星座图,26=64 000000=0 000001=1 000010=2111111=63,,I,Q,DVB-C 带宽、符号率、传输速率换算 有线网络带宽：7.906MHz 滚降系数：a=0.15 符号率：6.875MB 64QAM调制效率：6 调制器可传输速率：41.25Mbps RS编码效率：188/204 复用器允许输出的码率：38.015 7.906/(1+0.15)=6.875 6.875*6=41.25 41.25*188/204=38.015,第四部分 业务信息（SI） （300-468标准）,概念,SI-Service Information 提供自动搜索功能 提供节目名称列表 提供电子节目指南（EPG） 提供日期/时间 其它通过用户自定义描述实现的功能：节目排序、音量控制等。

网络层次,网络Network 传输流Transport Stream（TS） 节目Program/业务Service/业务群Bouquet 事件Event 组件Component,SI组成,网络信息表NIT（PID：0X10）功能：帮助机顶盒实现自动搜索 业务描述表/业务群关联表SDT/BAT（PID：0X11）SDT功能：提供节目名称列表，支持马赛克业务描述BAT功能：提供节目名称分类 事件信息表EIT （PID：0X12）功能：提供EPG信息 时间日期表/时间偏移表TDT/TOT （PID：0X16）功能：为机顶盒提供时间信息 填充表ST、运行状态表RST等等,各种标识,PID包识别符 Network_id网络标识 Original_Network_id原始网络标识 TS_id传输流标识 Program_number节目号 Service_id业务标识,表的构成,表table由具有相同的表标识符（table_id）的一系列子表构成 子表sub_table子表是指具有相同table_id、table_id_extension、version_number的段的集合. 段section段是一个语法结构，用于将本标准中定义的所有业务信息映射成为传输流包。

段由table_id、table_id_extension、version_number、 section _number 、current_next_indicator 唯一确定段的长度是可变的，除EIT表外，每个表中的段限长为1024字节，但EIT中的段限长4096字节表标识符,表标识符（table_id） 表标识符标识段所属的表,表标识符扩展,表标识符扩展（table_id_extentsion） 表标识符扩展用于标识子表 对NIT： table_id_extension为network_id 对BAT： table_id_extension为bouquet_id 对SDT： table_id_extension为transport_stream_id 对EIT：table_id_extension 为service_id,段号、版本号,段号（section_number）段号字段用于解码器将特定子表的段以原始顺序重新组合 版本号（version_number） 当本标准中规定的业务信息所描述的传输流特征发生变化时（例如：新事件开始，给定业务的组成的基本流发生变化），应发送更新了的业务信息数据。

新版本的业务信息以传送一子表为标志，它与前子表具有相同的标识符，但版本号改为下一值 当前后续指示符（current_next_indicator） 每一段都要标以“当前”有效或“后续”有效，使新的SI版本可以在传输流特征发生变化之前传输，让解码器能够为变化做准备一个段的下一个版本的提前传输不是必需的，但如果被传输，它将成为该段的下一个正确版本。